1工程概况
车站左、右端区间均为盾构法施工。1号线车站为地下2层一侧一岛式站台车站，共设5个出入口及4个风亭。3号线太平桥站位于东直路，为地下3层岛式站台车站，其中本次施工千禧商厦侧长度53.64m以及与1号线交叉部分。基坑标准段宽21.4m，深23.557m，扩大端宽30.6m，基坑深25.011m。车站围护结构形式均为800mm厚地下连续墙，1号线地下连续墙深25m，3号线地下连续墙深38m。建筑物位于基坑西南面，主要有紧邻深基坑的2层框架结构条形基础(埋深1.6m)的千禧商厦和1栋15层及1栋17层的住宅楼。千禧商厦距离1号线太平桥站围护结构边最近处为0.75m，距离3号线太平桥站围护结构边线最近距离为0.80m。
2工程地质与水文地质条件
太平桥站位于松花江漫滩区(距离松花江仅1.7km)，松花江水位高程为118.950m。本工程地面高程为121.250m。场地土的工程地质参数如表1所示，地质剖面如图1所示。由于工程处于松花江漫滩区，地下水丰富，补给速度快，平均渗透系数72.74m/d，属强透水地层。潜水水位高程为116.290m;微承压水水位高程为114.810m，承压水头高度6.50m;承压水水位高程为109.110m，水头高度为19.74m，与松花江存在水力联系。
3建筑物保护方案设计
根据地质水文条件及周边环境，在建筑物与车站主体围护结构之间设置1排800mm@1000mm钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩长与地下连续墙墙底同深，混凝土强度等级为C30，并在桩顶设置1排800mm×800mm冠梁，使之形成排桩;并对钻孔灌注桩与地下连续墙之间的土体采用水泥-水玻璃双液浆固结，注浆深度为车站基坑基底以下3m，地下连续墙接缝采用刚性接头，并加强接缝处理，同时加强基坑支撑及施工监测的综合保护方案。针对地下连续墙距离建筑物最近处无法满足钻孔桩施工要求的区域，对该处建筑物保护选用“下延式钢管导墙”，即在地下连续墙导墙施工之前，在槽壁两侧各打入2排80mm@250mm钢管至原状土以下一定深度，并注浆固结土体，上部锚固于导墙内，起到隔离稳固土体的作用，地下连续墙采取小幅段单爪成槽、刚性接头形式进行施工，加快成墙速度，保证成槽过程中土体稳定。基坑开挖过程中通过对墙缝的探挖，有效防止地下连续墙渗漏水发生，控制坑外土体的压缩变形，同时通过加强支撑等措施有效保护了建筑物安全。
4方案实施
4.1钻孔桩施工
4.1.1钻孔设备选择钻孔桩成孔施工设备主要有旋挖钻机、正反循环钻机、套管钻机等，结合地质水文及场地条件，施工设备选用反循环钻机进行施工。4.1.2泥浆配制泥浆由纳基膨润土、水和添加剂CMC、纯碱拌合而成，膨润土与水按照1∶8进行配制，1m3加入700gCMC和8kg纯碱，并充分膨化24h以上，经检测各项指标合格后才能使用，保证泥浆的优质护壁性能，泥浆相对密度为1.08以上，使用前及施工过程中，加强对泥浆性能的检测，主要检查泥浆密度、黏度、含砂率及pH值等。4.1.3护筒埋设由于太平桥站千禧商厦处地表杂填土层较厚，达到4.5m，钻孔桩桩径为0.8m，采用厚6mm钢板制成内径0.9m护筒，为防止杂填土层在钻孔过程中出现塌方，护筒埋深6.0m，深入到原状土层中。4.1.4钻孔施工钻孔桩施工严格按照跳打的方式，施工顺序为1，5，9，…，减少钻孔桩施工对土体的扰动。钻孔过程中始终保证泥浆液面不低于地面以下50cm。同时控制成孔、下钢筋笼及混凝土浇筑时间。
4.2桩顶冠梁施工
钻孔桩混凝土强度达到设计强度后，破除桩顶浮浆，清理干净后，开始绑扎冠梁钢筋，冠梁截面尺寸为800mm×800mm，采用C30混凝土。
4.3地下连续墙施工
4.3.1“下延式钢管导墙”施工1号线太平桥站WA97，WA98，WA993幅地下连续墙距离建筑物仅有0.75m，3号线WB1，WB2，WB33幅地下连续墙距离千禧商厦最近处仅有0.8m，由于以上两处距离建筑物太近，无法采取隔离桩隔离加固措施，且该位置杂填土层厚度为4.5m，稳定性差，地下水位于地面以下3m。商厦裙房基础形式为条形基础(埋深为1.6m)。由于建筑物基础埋深浅、抗变形能力差、地下水位高、杂填土层厚，施工中采用了“下延式钢管导墙”，起到了隔离稳固土体的作用，有效防护地下连续墙施工期间上部杂填及建筑物基础，如图2所示。在地下连续墙导墙施工之前，靠近槽段两边通过引孔机各打入2排80mm@250mm，壁厚为5mm无缝钢管，内排与墙体平行或稍微向外倾斜，外排与墙体夹角为5°，倾斜打入土体中，钢管插入原状土1.0m以上，管底通过低压力注浆固定在原状土中。钢管四周呈梅花形钻15mm@30mm小孔。管内填充1∶1水泥浆，注浆终压控制在静止水土压力的1.5倍以内，稳固钢管底部。钢管插入完成后，对地下连续墙内、外侧2m范围内的土体采用低压力灌入式注入水泥-水玻璃双液浆的方式对土体进行固结，注浆深度延伸至地下连续墙底，使钢管和土体形成一个整体结构。导墙采用人工开挖，对钢管进行清理，采用双层钢筋，将钢管锚固于导墙内，立墙厚为0.3m，深为1.5m，翼板加厚至0.4m，起到锁口梁的作用。4.3.2注浆加固(见图3)施工流程为:布置注浆孔位置→布注浆孔、钻孔→注浆→回抽注浆→密封清理。注浆加固施工主要包括两个方面:①地下连续墙施工前对“下延式钢管导墙”区域槽段两侧2m范围的土体注双液浆稳固土体，防止成槽过程中坍塌;②地下连续墙施工完成后，对隔离桩与地下连续墙之间的土体进行双液浆加固，这主要是消除地下连续墙混凝土固结后的收缩变形，同时稳固土体，减少基坑开挖过程中墙体变形造成土体的蠕动变形。注浆施工前，首先需要通过试验确定注浆参数，加固强度以不影响成槽机成槽为前提。注浆施工控制要点:1)注浆压力初始压力为100kPa，终压根据注浆管的埋深位置结合水土自重进行调整，当浆液压力有明显增大达到水、土自重及附加压力的1.5倍(地面以下25m位置终压为750kPa)时向上提升注浆管继续注浆，每次提升高度控制在30cm以内，如此反复。根据监测及施工情况，采用多次注浆形式，地下连续墙施工之前再补浆1次，确保加固土体处于稳定状态。2)布孔位置孔位间距为0.8m×0.8m，呈梅花形布置。3)水泥-水玻璃双液浆施工浆液配制，其中A液水泥采用P·O32.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1.5∶1;B液35Be°水玻璃浆液与水稀释，稀释比例为1∶1;A液∶B液=1∶1。4)注浆深度地面以下5m至地下连续墙墙底，地面至以下5m区域根据监测情况有必要时进行低压力(≤100kPa)注浆。5)浆液初凝时间为1～3min，将配制好的浆液各送入SS-400搅拌式储浆桶中备用，采用间隔跳跃式进行注浆。4.3.3成槽设备管理施工该段地下连续墙之前，必须对成槽设备进行全面检修，保证成槽机性能稳定，防止成槽过程中成槽机损坏，储备一定数量的易损件，必要时储备1台性能完好的成槽机备用，一旦出现故障，能够立即启动施工，避免槽段停滞时间过长而造成泥浆护壁失效，出现塌槽等问题。施工过程中全面观察成槽质量，快速成槽、成墙。地下连续墙施工区域道路平坦，避免成槽机晃动，影响成槽质量。另外，为减少成槽设备的振动影响土体稳定，在成槽机履带下铺垫20mm厚大钢板。4.3.4地下连续墙泥浆管理泥浆性能开槽前、开槽施工中、成槽后均要进行检查，尤其在成槽过程中加大检查频率，1次/2h，确保泥浆性能优质。同时，由专人负责泥浆的搅拌、送浆、回浆管理，始终保持液面处于地面以下0.5m不外溢为好。4.3.5地下连续墙接头的选择地下连续墙接头是指两幅地下连续墙交界处的连接方式，目前，地下连续墙接头主要有刚性接头和柔性接头，刚性接头又包括工字钢接头、十字钢板接头等形式，柔性接头主要为钢管接头形式，如图4所示。为了加快成墙施工速度，避免成槽后停滞时间过长影响槽段稳定性，将建筑物侧地下连续墙分幅位置按照抓斗尺寸进行调整，缩小槽幅宽度，单爪成槽即浇筑混凝土形成墙体。由于刚性接头直接和地下连续墙钢筋笼焊接形成一体，一次性下放到位，同时不用拔出，接头的垂直度、止水性能较好，施工速度快。柔性接头优点是接头可反复利用，费用小;缺点是接头放入槽段后，随着混凝土浇筑初凝需要逐渐拔出，施工时间长、工序多、接头质量差。综合比较，结合现有的刷壁设备，采用工字钢接头形式。
4.4基坑降水
由于建筑物距离楼体非常近，地质条件复杂、地下水丰富、水位高，基坑范围地层为强透水地层。基坑围护结构施工之前，必须充分掌握地层分布、承压水层、隔水层等情况，不能十分确定时必须采取补探等手段探明，根据地层、地下水分布情况核实围护结构的形式、刚度、插入深度、墙底位置等主要指标。从环境保护、控制土体压缩沉降及建筑物保护的角度，尽可能选择基坑内降水。降水采用600mm大口井，无砂管井400/500mm，井位呈梅花形或“Z”字形均匀布置，间距为15m。降水井施工完成后，选出3～5口降水井，根据降水设计计算得出的水泵配型进行试抽，确认水泵型号是否符合降水设计要求，根据试抽情况批量购置水泵，现场需多备8～10台水泵以备急用。降水启动时间根据基坑挖土速度、降水效果、地层情况以及降水设计等进行控制，在保证降水效果能够达到施工要求的前提下，尽可能少降水，控制基底水位处于基坑开挖面以下0.5～1.0m处，满足无水作业条件。降水期间每天对降水情况进行3～4次测量统计记录，并对其进行综合分析，判断降水效果，实施总体降水控制。基坑降水井有一定的使用寿命，根据施工情况看，一般1口新施工的降水井能够有效保证降水能力的时间在6～8个月，这主要由于降水期间地层中的细小颗粒在静电等黏附作用下吸附于井壁四周，造成井管透水性减弱。因此，当车站施工周期过长时，需要根据降水效果适当补充新井。基坑开挖过程中要有专人看井，降水井四周的土体尽可能由人工清理，防止挖掘机碰撞井壁造成错位泥土进入井内。
4.5基坑开挖及支撑架设
4.5.1基坑开挖基坑开挖是深基坑施工成败的关键。开挖过程中严格落实“先探后挖、先撑后挖、严禁超挖”的基坑开挖方针。在富水砂层等复杂地质条件下，基坑开挖首先进行探挖，尤其是地下连续墙接缝，探挖的深度必须保证在每层开挖面以下，保证一旦出现渗漏水时能够快速立即封闭处理，有效避免事故发生。探挖前首先预备好砂袋、速凝水泥、棉被、钢板等抢险应急物资，同时探挖工作要在白天进行。在探挖的基础上消除基坑涌水的风险后才能正常进行开挖。复杂地质条件的基坑尽可能避免先进行中部拉槽再开挖两侧土的开挖方式，这样可以保证基坑开挖过程中，围护结构一旦出现渗漏水甚至涌水时，能够快速进行返压回填，降低涌水坍塌风险。邻近建筑物富水深基坑采用钢板对有渗漏的地下连续墙接缝进行封闭，严格控制水土流失，做到不渗、不漏，最大限度地保证周边建筑安全。1)探挖基坑开挖前首先由人工对基坑两侧进行探挖，尤其是墙缝，探挖的深度必须保证在开挖面以下，探挖前首先预备好砂袋、速凝水泥、棉被、钢板等抢险应急物资，同时探挖工作要在白天进行。2)墙缝止水钢板镶嵌采用电钻在墙面上钻孔，深度至少为100mm，打入膨胀螺栓或锚固钢筋，钢板靠到墙体后打膨胀螺栓进行固定，钢板厚度为5～8mm，宽出墙缝＞200mm。墙缝间存在渗漏水时，直接将有预留孔的钢板顺着墙缝砸入土体中，上部打膨胀螺栓与桩体进行锚固，通过预留孔斜向插入注浆管注入改性水玻璃浆液进行固砂，地面注双液浆配合，然后探挖，将该钢板下部固定，四周采用水不漏快凝水泥封闭，继续植入下一块钢板直到探挖至基坑底部以下为止。3)基底快速封闭由于基坑地下水丰富，承压水水头高，需要不间断降低承压水水头才能保证基底开挖后的稳定性。因此，车站基坑开挖到底一段后及时组织地勘、设计等单位分小段多次进行基底验收，立即采用C20早强混凝土快速形成封闭，同时在混凝土中加入钢筋网。基坑四周2m范围做到随挖随封闭。4.5.2支撑施工为保证基坑围护结构的整体性、稳定性，提高整体刚度，加强抗变形能力，基坑支撑尤其是第1道支撑采用混凝土支撑，充分利用钢筋抗拉、混凝土抗压的特点。采用钢筋混凝土支撑有效控制了基坑围护结构及其外侧土体的变形。太平桥站1号线与3号线交叉处上部3道支撑采用800mm×900mm混凝土支撑，下部2道采用609mm钢管支撑，支撑与围护结构地下连续墙连接处设置800mm×900mm混凝土腰梁，使墙体均匀受力，有利于基坑的变形控制。采用挖掘机开挖基坑土方至支撑梁及腰梁底，并进行平整，碾压密实，采用现浇混凝土或铺设模板作为底模，由人工凿出地下连续墙施工时预埋的接驳器钢筋，绑扎混凝土腰梁及支撑梁的钢筋，并将支撑梁钢筋锚入腰梁内形成整体结构(第1道混凝土支撑一般锚入墙顶冠梁内)，立边模，浇筑混凝土。钢支撑体系在基坑开挖进一步深入过程中随着基坑的变形或碰撞，易出现掉撑现象，产生安全事故，同时威胁到基坑及周边环境安全。为了保证基坑的稳定性，在架设支撑时，在围护结构上打设20mm膨胀螺栓，焊接吊环，在钢支撑两端设置吊环，采用16mm钢丝绳将钢支撑、钢腰梁两端悬吊起来，当支撑轴力消失、托架失效或碰撞失稳时，不至于立即坠落。
4.6监测
为了保证地铁车站深基坑施工过程中建筑物及工程本身安全，保证商厦的正常营业秩序和周边居民的正常生活，施工中采取监控量测的方法对车站围护结构、建筑物进行监测，并根据监测结果指导基坑施工。根据相关规范要求，并结合本工程的实际情况，监测重点为建筑物沉降、围护结构变形、支撑轴力。基坑底板封闭之前每天监测3次，其他时间每天监测2次。本次保护的重点是千禧商厦，根据车站主体结构完成后对建筑物的复查，可以看出建筑物整体处于安全完好状态，营业未受影响，表明建筑物保护方案是成功的。施工开始至车站结构完成，通过对建筑物的监测，最大沉降值为10.7mm，最大差异沉降为0.91‰＜2‰(规范允许沉降值)。
5结语
由于本次施工的地铁车站深基坑距离邻近建筑物最近处仅有0.75m，建筑物条形基础抗变形能力差，地质水文条件复杂，建筑物为大型商场，社会影响大。施工中以保证建筑物和工程本身安全为目的，通过采取有效的保护及施工措施，有效保证了建筑物和基坑的安全。本次邻近社区医学论文建筑物深基坑施工在商厦正常营业的情况下进行，施工前后未对建筑物和社会产生其他影响，积累了施工经验，保证了施工正常进行。其经验可供同类型项目参考。
作者：李义堂 李天果 单位：中铁一局集团第二工程有限公司
